有助于驅動反應的催化劑無處不在，無論是作為體內消化食物的酶，還是汽車中分解污染物的催化轉換器。在化學反應中，催化劑在使其更有效方面發(fā)揮著重要作用。最近，可以加速各種熱、電化學和光化學反應的原子級精確金屬納米簇 (NC) 已被用于設計有用的催化劑。這些 NC 是微小顆粒(小于 2 納米)，其性質可以通過改變其原子組成來改變。這就是為什么金屬NCs受到了相當多的關注，科學家們試圖找到各種合成具有獨特功能的NCs的方法。
制造原子級精確金屬 NC 的一種流行方法是使用配體(將自身連接到中心金屬核的分子或離子)。這些配體不僅保護微小的 NC，而且影響它們的化學反應性和選擇性。然而，有時反應性低于預期。
為了提高配體保護的金屬 NCs 的催化活性，它們在無氧的高溫爐中加熱(稱為“煅燒”的過程)以從主簇中去除配體。然而，在非常高的溫度下加熱顆粒會導致 NC 積聚，通常會導致反應性降低。“當配體在沒有特殊處理的情況下被去除時，金屬 NCs 很容易聚集在載體上并失去其特定尺寸的特性。必須了解配體煅燒的機制，才能在適當的條件下創(chuàng)建高功能的多相催化劑，”研究納米團簇合成的東京理科大學 Yuichi Negishi 教授說。
在Angewandte Chemie發(fā)表的一項新研究中，Negishi 教授帶領一個研究團隊，包括 Tokuhisa Kawawaki 助理教授、Yuki Kataoka 先生、Momoko Hirata 女士和 Yuki Akinaga 先生，深入挖掘配體去除機制NC 中的過程。在他們的實驗中，研究人員合成了由兩個配體 2-苯基乙硫醇和巰基苯甲酸保護的金 NC，然后將它們負載在光催化金屬氧化物上。接下來，該團隊在 195°C 至 500°C 的不同溫度下加熱準備好的材料。在每一步之后，他們使用紅外光譜、X 射線光電子能譜和透射電子顯微鏡等技術分析產品，以確定其化學成分的變化。
在配體完全釋放后，該團隊通過用紫外線照射樣品將金 NCs 嵌入氧化鉻薄膜中，以防止 NCs 聚集。該過程產生了具有有用特性的光催化劑，例如高水分解活性和穩(wěn)定性。
標簽： 金納米團簇
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